Contents ...
udn網路城邦
長頸鹿真是由『短頸鹿』演化而來的嗎?~~~進化模型陷入矛盾至今無解
2021/07/22 11:28
瀏覽10,397
迴響0
推薦0
引用0

  §圖片來源:南一書局國民中學 自然與生活科技 第二冊

   長頸鹿的身高高得不可思議!也因此長頸鹿一直都是『話題動物』。『長頸鹿演化過程』中達爾文與拉馬克的論戰一直都是課本上家喻戶曉的故事。達爾文本人曾經在他的生物學著作:物種源始中提到:

長頸鹿,因爲身材極高,頸、前腿和舌都很長,所以它的整個構造美妙地適於咬吃樹木的較高枝條。因此它能在同一個地方取得其他有蹄動物所接觸不到的食物;這在饑荒的時候對於它一定大有利益…(註1)』                                                 

根據以上描述,達爾文顯然認為是食物因素造成長頸鹿比短頸鹿更有優勢。因此生物教科書時常陳述在長頸鹿的演化歷程中,頸子較長的鹿因為吃得到高處的樹葉,因而較能適應吃得到『高大樹木』的生存環境,因而『適者生存』。短頸鹿因『沒食物吃』不適應天擇而飢餓死亡遭淘汰。因此是環境淘汰短頸鹿,最終拉馬克用進廢退說錯誤,而達爾文進化理論則為正確。然而事實上應用這樣『長頸鹿吃樹葉』的例圖真的有幫助進化論得到論證嗎?

(圖/翻攝自Daniel Holland推特)

鹿是食草動物,那麼沒樹葉吃的鹿會全體餓死嗎?

長頸鹿的脖子有多麼長呢?成年的雄長頸鹿的身高可高達5.5公尺,而成年雌長頸鹿的身高也只有稍微矮一點。事實上所有的鹿類動物都是草與樹葉都吃的(2;註3)長頸鹿其實是也會吃草的,而且長頸鹿喝水時頭部要降低到要比吃草時還降得更低。英國的一名男子曾在推特上分享影片『長頸鹿如何吃草?』震驚了許多讀者(如圖)。長頸鹿可以超過一百種高矮不同的植物為食,其中又以金合歡、沒藥屬和欖仁樹的葉子為主食。 長頸鹿亦曾被觀察到吃羚羊的屍體及啃食乾枯的骨頭來滿足鈣質攝取。 雖然偏愛樹葉,長頸鹿仍會吃上其他許多不同種類的植物,特別是在乾季的時候(4)既然如此,『頸子較短的鹿吃不到高處的樹葉會餓死而遭到全面環境的淘汰』這樣的說法難道合理嗎?而現生一般的鹿類動物又為何未遭淘汰呢?

*照片摘自KKNews:非洲5米長頸鹿劈叉喝水,低頭不易一天一次,網友:大長腿太性感  原文網址:https://kknews.cc/n/b3exykm.html

有高大的樹卻沒有任何的草,這樣演化的封閉環境存在嗎?            

在大自然環境中通常只要有樹的地方必定有草的存在,原因很簡單:草的適應力比樹要強。光以耐旱的程度來說,草就比樹強許多,尤其是越高的樹因為樹葉多,蒸散作用旺盛,較容易散失大量水分,通常越不耐旱(註5)尤其越高的樹暴露在濃度更高的CO2環境中,光合作用更加旺盛,因而水分必定也損耗得更多!許多氣候乾燥的大草原沒有高大的樹,卻擁有一望無際連綿不絕的草類生長,這都說出草比大樹要耐旱。而耐旱植物絕大部分是低矮植物(註6)。所以「有高大的樹卻沒有任何的草」這樣的天擇環境其實違反植物生理,其實是不太可能存在的。既然如此,為何會認為有這樣的自然選擇(天擇)環境去淘汰較短頸的鹿,而使『短頸鹿滅亡,長頸鹿生存』呢?再加上草的生存範圍較樹廣泛,以長頸鹿住在非洲大陸,沒樹葉吃的地方短頸鹿應可自由遷徙,再怎麼樣也不至於沒有草吃而全體餓死吧!          

大多數的長頸鹿反而是住在疏林草原,而非住在森林                     

   照教科書與達爾文所述的模型預測,森林樹多,長頸鹿應該是森林的優勢動物較為合理,因為只有像長頸鹿如此高大的動物才能吃到最高處的樹葉。然而現生長頸鹿生存的棲息地大部分分布於非洲的疏林草(註4),疏林草原有大量的草、灌木與較高的樹,與這張長頸鹿演化示意圖的描述互有矛盾。台大植物研究所教授李學勇曾寫信向我提到這件事。他曾經在中華科技學會的會刊裡把BSCS生物教科書的這張『長頸鹿演化示意圖』毫不留情地批評叫做『進化論的神話』(註7) :

『這個圖全是憑空臆想的「神話」。因為長頸鹿生長的東非草原是一種有高樹也有矮樹的「疏林草原」。除了散生的樹木以外還有廣大的草地。無論長頸鹿的頸長或頸短,絕對沒有吃不到樹葉而餓死的情形。倒斃的短頸鹿口邊就是茂密的綠草。所以這張圖片所代表的學說是一個虛偽的假象。因為達爾文和拉馬克一樣從未到過東非(註7)。』

   李教授的意思很清楚:拉馬克與達爾文是『兩個都錯』,而並非教科書上所說的『拉馬克錯,達爾文對』,而且他認為達爾文『從未到過東非』,因而在物種源始中對長頸鹿的描述只是憑粗淺印象而非深入的觀察。

幼小長頸鹿跟矮鹿一樣吃不到高處的樹葉

『長頸鹿演化示意圖』中矮鹿因吃不到樹葉而滅亡,但其中並未考慮到長頸鹿中身高不足的未成年小鹿。高大的長頸鹿當然是從矮小的幼鹿長大的。如果沒有取食低矮植物的未成年小長頸鹿,何來日後長高的大成年長頸鹿呢?所以未成年的小長頸鹿似乎又成為這張圖中進化論的另一矛盾。

長頸鹿在乾旱的季節反而是從較低的灌木叢中取食

此外,在1996年更新的研究指出,長頸鹿在乾旱的季節反而是較多從『較低的灌木叢』中取食,而非高大的樹。動物學家羅伯特.西蒙斯(Robert Simmons)和盧.西培斯(Lue Scheepers)在對長頸鹿進行研究之後指出:

『我們發現在旱季(餵食競爭最激烈的時候)長頸鹿通常從低矮的灌木中覓食。雌性長頸鹿有超過 50% 的時間用脖子水平進食;兩性都吃得更快,而且最常見的是脖子彎曲;和其他同域瀏覽動物顯示很少的覓食高度分區。每個結果都表明,長脖子並不是專門為以更高的槓桿進食而進化的。(註8)』

上述的研究結果無疑地表明,傳統的長頸鹿食物演化模型仍然有很大的問題存在,而生物教科書這樣敘述進化的原理其實是一種『以訛傳訛』,因為達爾文與拉馬克兩位可能都有錯誤。這問題在於教科書所舉的天擇理論例子並不那樣符合長頸鹿與植物生態真實的現況。

被認為是長頸鹿近親短頸演化近親霍加皮化石出現竟然較晚

*照片摘自KKNews新聞你見過「霍加皮」嗎?有長頸鹿和羊的共同血緣
原文網址:https://kknews.cc/pet/zmre2ga.html

*照片摘自:Amaizing Giraffes, http://knowmedtree.blogspot.com/2017/04/blog-post.html

霍加狓的分佈地區是非洲中部剛果民主共和國東北的熱帶雨林。霍加皮身高僅1.5-1.7公尺,雄性有兩隻短的、帶鹿茸的角,雌性無角。霍加皮被進化論者認為是近似長頸鹿的一種同屬長頸鹿科的短頸的偶蹄類動物(9)古霍加皮的化石距今約200萬年(10),身材體型至今均沒有甚麼改變,因此霍加皮還被認為是活化石,型態更近似中頸長度的古代似長頸鹿動物薩摩麟(Samotherium;被認為是700萬年前的中頸長頸鹿)(11)試問如果霍加皮確定為長頸鹿的非直系演化近親,則說出短頸似鹿動物是可以在非洲生存的。這樣『短頸鹿沒有草吃而滅亡』的『演化示意圖』的邏輯是正確的嗎?如果『較短頸』的『長頸鹿旁系祖先』霍加皮可在非洲生存,非洲霍加皮的存在且現今並未滅亡的事實與長頸鹿吃樹葉『脖子越來越長』的演化推論有很大的牴觸了。試問這些沒被天擇淘汰的『短頸鹿』不是至今還活著嗎?

演化論學者為了長頸鹿天擇演化出長脖子的原因至今困擾不已

演化論學者為了長頸鹿天擇產生演化出長脖子的機制至今仍各執一詞、相持不下,至今仍未呈現一致之結論:

2006年芝加哥大學期刊提到卡麥蓉(E. Cameron)與杜托特(Johan du Toit)對於長頸鹿長脖子的研究推論較符合達爾文構想——『食物取得優勢』結果,研究者認為『似乎(appear)』長頸鹿的高個子可以避免與低階層動物的食物競爭,降低長頸鹿的覓食競爭壓力(註12;註13)。但卡麥蓉與杜托特並未對短頸鹿為何可由『食物取得優勢』演化成長頸鹿提出任何解釋。

*圖片來源:KKNews:長頸鹿的脖子為什麼那麼長?可能我們之前的想法完全是錯的
原文網址:https://kknews.cc/news/92n4aqq.html

而如以上所述,西蒙斯與西培斯研究結果不支持長頸鹿長脖子的『食物取得優勢』,提出了『性選擇』做為新的天擇理由,認為雌長頸鹿是因為『天性喜歡與高個的帥哥雄長頸鹿』交配,才會演化出細長的腿與高挺的長脖子。西蒙斯與西培斯提出了雄長頸鹿『脖鬥』的現象做為旁證。

除了上述的『性選擇假說』之外,其他演化論學者米契爾(G. Mitchell)在2007年的研究結果歸納之後,認為結果並未支持『性選擇假說』。於是他又提出了『地表散熱假說』來為長頸鹿的演化長脖子演化提出解釋,認為讓長頸鹿極為高大的原因是長脖子與細腿造成的散熱結果使長頸鹿『遠離地表』,因而擁有在草原的生存優勢(註14)。直至2021年目前演化論學者就有三種學派在爭論長頸鹿為何演化出高大的脖子:『取食優勢』、『性選擇優勢』及『地表散熱優勢』,目前均尚無結論。

在2017年科學雜誌的一篇專文論及專家對長頸鹿脖子演化看法的報導提到:西蒙斯與奧爾特維格(R. Altwegg)在動物學雜誌上承認無論是『食物競爭假說』或是『性擇假說』都無法為長頸鹿的進化提供全面的解釋,而長頸鹿與霍加皮的化石缺乏也顯示地層中缺少中間型生物的連結。因此博物學家一直為著長頸鹿的脖子的演化解答而煩惱,從達爾文至今約150年這這個謎團至今一直困擾著專家(15)在2019年10月的家地理雜誌也承認:長頸鹿6英尺長的脖子如何進化出來至今仍然是一個謎(16)

長頸鹿神奇的生理結構都可用單一演化原理解釋嗎?

  長頸鹿尚擁有許多神奇的生理結構,使他能適應高大的身軀與特殊環境的生理條件。當長頸鹿站立的時候可高達5.5公尺高,低頭的時候又可以到低於地面的水池喝水,面對這巨大的落差牠們難道不會腦充血嗎?長頸鹿睥睨於非洲的疏林草原,那裏有凶猛的獅群與鬣狗,乾旱炎熱的氣候,牠們具備那些適應這樣嚴酷挑戰的生理條件呢?尤其長頸鹿的生理結構具有相當多的特點,使長頸鹿在動物王國中能脫穎而出。這些特點包含:

1.善拔樹葉與抗莖刺的舌頭:長頸鹿又靈活又長的舌頭長達20英吋(約為50公分),可以抓住並拔取樹葉、種子、芽和草。舌頭表面厚實的皮膚可以抵抗莖枝上的刺(註16)。長頸鹿最喜愛吃金合歡與含羞草。舌頭上層是藍黑色的,含有較多的黑色素,專家學者認為可以避免曬傷(註17)。此點似乎與人類人種的皮膚膚色有相似的原理:亦即擁有較黑的皮膚較不易曬傷。

2.極度增厚的腿骨與窄化的骨髓腔:隨著長頸鹿不斷地長大與長高,體重逐漸增加(成年長頸鹿約800~1270公斤),下方的腿部也更長且更直,但長頸鹿的腿骨卻變得更厚,更加縮小骨髓腔的橫徑,支撐體重因而更不成問題 (註16)。

3.心跳極快耐受高大體型導致高血壓的心臟:如以上所述,成年長頸鹿體重極重,身高極高,血壓極高,是人類的兩倍,主要為了流向大腦以抵抗血液的重力。但牠們擁有約11公斤,長約60公分的心臟,心跳可跳很快,每分鐘的跳動次數竟可達170次,足以適應其5.5公尺的高大身軀。 (註16;註17)。

 4.低頭喝水竟不會腦充血:長頸鹿的上頸部擁有一種『細脈網』(rete miribale)的複雜血壓調節系統,可以防止長頸鹿低頭喝水(頭部將壓低至地平面左右的高度)時,過多的血液流向大腦因而造成『腦充血』。

 5.長頸鹿的皮毛斑塊的小血管系統有助草原炎熱氣候散熱及偽裝:長頸鹿的皮毛圖案(即斑塊)如同人類的指紋有利於它們在環境中偽裝,但是也同時有幫助調節體溫的作用。每個貼片的周圍是一條大血管,而在斑塊下方則是分枝為複雜的小血管系統,可將體內的熱量由體表散失,因此每個斑塊都充當釋放身體熱量的熱窗口(註16)。

6.極短的睡眠時間:長頸鹿的睡眠時間極短,通常只睡5至30分鐘,便於其警戒與逃跑(註18)。

7.生產與幼嬰長頸鹿:性長頸鹿是站著生的(註18)。他們的孩子在出生時從 5 英尺多的地方摔倒在地,因此受到了相當粗魯的歡迎。這些嬰兒可以在半小時內站立並在出生後十小時內與母親一起跑步。

--------------------------------------------------------------------------     長頸鹿的各種天擇理論當然可以作為長頸鹿為何能生存於環境的假說,但若要單用『食物優勢』『性擇假說』將長頸鹿5.5公尺高的長脖子說明生物演化『主要的』的理由,目前看來證據均不夠而且爭議不斷。筆者個人以為單一的遺傳變異與天擇因素並不是長頸鹿長脖子演化最主要的因素,或許智慧設計論所主張:長頸鹿極高的身形若是被『智慧設計』的,亦即精巧設計的遺傳基因賦予的『本能』,再加上後天天擇演化的『取食優勢』、『性選擇優勢』及『地表散熱優勢』這三樣演化的因素共同造就成今日的長頸鹿,這樣的解釋較無邏輯上的矛盾,也更加合理。因為雄長頸鹿身高極高,是世界上最高的動物,如此高的身形應該不是任何單一的天擇因素能夠造成的,而需要有先天遺傳基因『本能的因素』列入。如果智慧設計者賦予長頸鹿基因本能與天性,再加上演化的三樣因素,那之所以有長脖子與獨特優勢的長頸鹿就是十分自然的事了您說是嗎?

§參考資料

  1. Charles Darwin(達爾文):The Origin of Species(物種起源),中譯本第128頁,谷月社電子書
  2. 維基百科:鹿科
  3. Google關鍵字:鹿的食物二林鹿世界網站
  4. 維基百科:長頸鹿
  5. Brittany Patterson: Big trees first to die in severe droughts, E&E News, Scientific American, 2015/10/01
  6. Google關鍵字:耐旱植物。KKnews每日頭條:24種最好的耐旱植物,缺水或懶人種植必備
  7. 李學勇:台灣早期教改的回顧——兼談BSCS對台灣教改的影響,中華科技史學會學刊,第18期,201312
  8. R. Simmons & L. Scheepers, Winning by a Neck: Sexual Seletion in the Evolution of Giraffe., Nov. 1996, The American Naturalist, 148(5):771-786.
  9. 維基百科:霍加皮
  10. Okapis(Okapis johnstoni)Fact Sheet-Taxonomy & History, San Diego Zoo Wildlife AllianceLibrary(聖地牙哥動物園野生動物聯盟圖書館)
  11. Prothero, Donald R.; Schoch, Robert M. (2002). Horns, tusks, and flippers : the evolution of hoofed mammals. Baltimore, Md.: Johns Hopkins University Press. pp. 66–67. ISBN 9780801871351.
  12. Winning by a Neck—Giraffes avoid competing with shorter browsers., 22-DEC-2006, University of Chicago Press Journals.
  13. Giraffes maynot have evolved long necks to reach tall trees. BBC. 30-JUN-2016
  14. G. Mitchell: Body surface area and thermoregulation in giraffes., Graham Mitchell(a,b), Sybrand van Sittert(a) , David Roberts(a) , Duncan Mitchell(c) . a) Department of Zoology and Physiology, 1000E University Avenue, Laramie, WY 82071, USA. b) Centre for Veterinary Wildlife Studies, Faculty of Veterinary Science, University of Pretoria, South Africa. c) Department of Physiology, University of the Witwatersrand, York Road, Parktown, Johannesburg, South Africa.
  15. WIRED網頁:Brian Switek, Why do giraffes have long necks ? The mystery has baffled experts since Darwin., 21.06.2017, Science.
  16. Unique anatomy sets giraffe apart in the animal kingdom., OCT. 2019, National Geographic.
  17. Giraffe tongue facts, color & length ---All you need to know. 20-MAR-2020, Africafreak網頁
  18. Alluring Africa網頁:Elize Fourie:10 Amaizing facts you (probably) didn’t know About Giraffe.
發表迴響

會員登入